جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

📖 زمان مطالعه : ۷ دقیقه ⏲️

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی که با نام اختصاری و رسمی FSE شناخته می شود، یکی از روش های جوشکاری است که در سال ۱۹۹۱ و توسط چهره ای به نام وین توماس کشف شد. زادگاه این نوع جوشکاری کشور انگلستان است و از آن زمان تاکنون، فرایند جوشکاری فلزات هم جنس و غیر همجنس با این روش، توسعه یافته است.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم چیست؟

جوشکاری یکی از مشاغل اساسی در صنعت به شمار می آید. جوشکاری در روش های مختلفی انجام می گیرد که به طور کلی می توان آنها را به دو دسته ذوبی و جامد تقسیم نمود. جوشکاری ذوبی، ذوب شدن کامل فلزات را به همراه می آورد و موجب جوش خوردن آنها می شود. اما در روش جوشکاری حالت جامد، گرما حاصل از سوختن گاز ها و یا اصطکاک، موجب انجام عمل جوشکاری می شود.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از مهمترین انواع جوشکاری  حالت جامد می باشد. در این نوع جوشکاری یک ابزار تخصصی استوانه ای شکل، با ایجاد اصطکاک موجب جوش خوردن فلزات می شود. در انتهای این ابزار استوانه ای شکل، یک برآمدگی وجود دارد که سر آن با فلز مورد نظر اصطکاک پیدا می کند. به قسمتی که اصطکاک ایجاد می کند، PIN می گویند. در این روش، قسمت پین با چرخش بسیار زیاد گرما و فشار مورد نیاز برای جوش خوردن فلزات را مهیا می سازد.

در واقع با چرخش پین، فلز مورد نظر نرم و خمیری می شود و دو فلز جوش می خورند. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از زیر شاخه های مهندسی مکانیک به حساب می آید و برای ورود به بازار کار، بسیار مهم و ضروری است. لازم به ذکر است که این جوشکاری برای نخستین بار برای جوش دادن آلیاژ های مختلف فلز آلومینیوم به کار گرفته شد و از آن به بعد، برای تمامی اتصالات آلومینیوم به دیگر فلز های غیر هم جنس، از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده می شود.

شرکت اورین الکتریک ، تولید کننده انواع دستگاه جوشکاری رکتی فایر ، تکفاز و سه فاز اینورتری ، دستگاه جوشکاری CO2 ، و دستگاه جوش آرگون و برش پلاسما ، آماده ارائه و فروش محصولات تولیدی و همچنین خدمات درخواستی به مشتریان محترم ، می باشد . به منظور تماس با کارشناسان و ارائه راهنمایی و مشاوره ، با شماره ☎️   ۰۹۱۲۱۲۶۰۱۴۲ و سایر شماره های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

شماره تماس اورین الکتریک

 

جوشکاری FSW در کجا کاربرد دارد؟

این شاخه از جوشکاری به دلیل اهمیت بسیار زیاد و مزیت های بیشماری که دارد، در صنایع مختلفی استفاده می شود. یکی از مهمترین کاربرد های جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در کشتی سازی و سازه های فراساحلی می باشد. این جوشکاری همچنین در شرکت های هوافضایی نیز بسیار پر کاربرد است و شرکت یونایتد لانچ الاینس در ساخت فضاپیما های دلتا ۲، دلتا ۴ و اطلس ۵ از این روش جوشکاری استفاده کرده بود. یکی از مهمترین کاربردهای این نوع جوشکاری را می توان در تلفن های همراه و کامپیوتر ها مشاهده کرد. اهمیت این جوشکاری به اندازه ای زیاد است که شرکت اپل در سال ۲۰۱۲ برای ساخت بدنه های IMAC از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده کرده بود. صنایع خودرو سازی نیز در دیگر صنایعی است که این نوع جوشکاری در آن، پرکاربرد می باشد.

مزیت استفاده از جوشکاری FSW

می توان گفت که دلیل اهمیت بالا این جوشکاری و مزیت های بی شمارش، این است که در دسته جوشکاری های حالت جامد قرار می گیرد. در این جوشکاری امنیت بالایی وجود دارد. عدم وجود بخار و مواد سمی و همچنین عدم ایجاد احتراق، از مواردی است که امنیت بالا جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی را ثابت می کنند. دیگر مزیت آن را می توان عدم استفاده از فیلر ها دانست. فیلر ها موادی هستند که قسمت های خالی جوش خوردگی فلزات را پر می کنند.

در این نوع جوشکاری از هیچگونه مواد پر کننده ای استفاده نمی شود. هزینه های پایین این جوشکاری، محبوبیتش را در میان روش های دیگر جوشکاری چندین برابر کرده است. زیرا که ابزار مخصوص آن، بدون هیچ هزینه جانبی بر روی دستگاه فرز قرار می گیرد. وضعیت ظاهری این نوع جوشکاری نیز بسیار تمیز و هموار است. همچنین از انرژی کمتری استفاده می کند و قطعا آلایندگی پایین تری نیز دارد. از این رو سازگاری آن با محیط زیست بسیار بالا عنوان شده است.

معایب استفاده از جوشکاری FSW

در کنار تمام مزایایی که برای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ذکر کردیم، معایبی نیز وجود دارد. با این که شکل ظاهری محل جوش در این نوع جوشکاری بسیار تمیز و مسطح در نظر می آید، اما در پایان کار حفره های کوچکی بر روی فلز ظاهر می شود که نشان دهنده چرخش پین می باشد. از دیگر معایب اصلی این جوشکاری می توان به سرعت جوش خوردگی پایین آن اشاره کرد. در این روش، زمان جوش دو فلز بسیار طولانی تر از روش های ذوبی می باشد. همچنین اگر ضخامت صفحه و جوش های غیر خطی با یکدیگر تفاوت داشته باشد، انعطاف این جوشکاری پایین می آید و جوشکاران با مشکل مواجه می شوند. لازم به ذکر است که برای این جوشکاری از گیره های clamp با فشار بسیار زیاد باید استفاده شود تا صفحات فلز در کنار و یا روی یکدیگر قرار بگیرند.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیوم به مس

آلومینیوم و مس، دو فلزی هستند که از نظر خواص بسیار به یکدیگر شبیه می باشند. از اتصال این دو فلز معمولا در صنایع برق قدرت استفاده می شود. از زمان های دور، روش های متفاوتی برای اتصال این دو فلز به یکدیگر، به کار گرفته شد. اما متاسفانه به دلیل خواص متفاوت فیزیکی و شیمیایی، هر یک از روش ها با شکست مواجه گردید. روش جوشکاری ذوبی برای این دو فلز بسیار دشوار است. از این رو مهندسان از روش های جوشکاری حالت جامد برای آلومینیوم و مس استفاده می کنند.

در سال های اخیر، از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی برای اتصال این دو فلز استفاده شد. زیرا که این روش نسبت به دیگر روش های جوشکاری، پایدار تر بوده است. اما مشکلی که در این بین وجود دارد، این است که در آزمایش های مکانیکی، محل اتصال این دو فلز با روش  جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه ای شکسته می شود. دلیل این امر را می توان ترکیبات ترد بین فلزی ایجاد شده در حین فرایند جوش، دانست. با این حال اگر پارامتر های جوشکاری به طور دقیق بررسی و تنظیم گردند، می توان امیدوار بود که از این روش جوشکاری بتوان برای اتصال دائمی آلومینیوم به مس، استفاده کرد.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی کامپوزیت

فلز آلومینیوم و آلیاژ ها آن، از فلزات بسیار کاربردی صنایع به حساب می آیند. این فلز از نسبت استحکام به وزن خوبی برخوردار است. اما اگر آن را با دیگر فلزات صنعتی مقایسه کنیم، نسبت استحکام به وزن آن در حد معمول و متوسط می باشد. در صنعت، برای این که استحکام فلز آلومینیوم را بالا ببرند، از روش کامپوزیت سازی استفاده می کنند. کامپوزیت سازی نیز یکی از فرایند هایی است که در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی ایجاد می شود. با استفاده از این روش جوشکاری می توان کامپوزیت های سطحی با پایه آلومینیوم را ایجاد کرد.

جوشکاری FSW برای دو فلز غیر همجنس

جوشکاری اصولا برای اتصال میان فلزات کاربرد دارد. در این بین امکان دارد که دو فلز غیر همجنس مانند آلومینیوم و فولاد و یا آلومینیوم و مس به یکدیگر اتصال پیدا کنند. در اتصال دو فلز غیر همجنس با روش جوشکاری اصطکاکی، پارامتری به نام آفست ایجاد می شود. همان طور که در مطالب پیشین اشاره کردیم، خاصیت تمایل به تشکیل ترکیبات ترد بین فلزی، می تواند موجب کاسته شدن استحکام در محل جوش شود. برای جلوگیری از این امر، PIN باید وارد فلز نرم تر شود و با تنظیم استاندارد آفست، مقدار اندکی وارد فلز سخت تر شود‌. فلز سخت تر دما ذوب بالاتری دارد و اگر PIN در ابتدا بر روی آن حرکت کند، دما بالا ایجاد شده می تواند مقاومت فلز نرم را کاهش دهد و سازه را دچار شکستگی در محل جوش، کند.

پارامتر های جوشکاری FSW

برای اینکه در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بتوان کیفیت کار را بالاتر برد، باید از یک سری پارامتر خاص استفاده و پیروی کرد. نخستین پارامتر، طراحی ابزار است. برای این که محصول نهایی از کیفیت بالایی برخوردار باشد، باید ابزار جوشکاری اصطکاکی با مقاومت و سختی مناسب طراحی گردند. سرعت ابزار، دیگر پارامتری است که در جوشکاری FSW با ان روبرو هستیم. سرعت در این نوع جوشکاری کمتر است و PIN باید ۲۰۰ تا ۲۰۰۰ بار بر دقیقه بچرخد.

شیب قرارگیری ابزار می تواند در بهبود استحکام سازه و کیفیت نهایی کار تاثیر گذار باشد. در این نوع جوشکاری، ابزار باید در زاویه دو تا چهار درجه نسبت به سطح قطعات قرار بگیرند تا از فشار مستقیم کاسته شود. عمق نفوذ PIN در این نوع جوشکاری بسیار اهمیت دارد. عمق غوطه وری این ابزار باید از حفره اولیه بیشتر باشد. اگر ابزار جوشکاری در عمق صحیح قرار نگیرند، احتمال انحراف دستگاه جوش در مسیر، افزایش می یابد.

ویژگی های ابزار جوشکاری FSW

در این نوع حوشکاری نیازی به ابزار های پیچیده نیست. اما اصلی ترین و تخصصی ترین ابزاری که در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مورد استفاده قرار می گیرد، پین می باشد. PIN در واقع یک برآمدگی کوچک دایره شکل است که در ابتدا بر روی فلز نرم به سرعت می چرخد تا گرما مورد نیاز برای خمیری شدن آن را ایجاد کند. پس از آن که فلز اولیه و نرم، به حالت خمیری درآمد، pin حفره ای ایجاد می کند و فلز خمیری شکل را به فلز زیرین آن اتصال می دهد. یکی از مهمترین ویژگی های PIN، قطر آن می باشد. قطر پین باید به اندازه ضخامت ورق فلز باشد. زیرا اگر اندازه قطر نسبت به ضخامت صفحات کمتر باشد، موجب ساییده شدن ابزار اتصال می شود که در نتیجه اتصال نامناسب با استحکام پایین را به همراه می آورد. از سوی دیگر اگر قطر پین بیشتر شود نیز کیفیت اتصال پایین می آید.

این نوشته در بلاگ ارسال شده است. این لینک مستقیم به این نوشته است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *